KR100633037B1 - 기계적 동기식 유량 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시간식 유량 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제어성 및 제어 정밀도가 우수한 기계적 동기식 유량 제어장치에 관한 것이다. 기계적 동기식 유량 제어장치는 저장조(1a, 1b), 유입로(14), 유출로(24), 개폐수단(3) 및 제어부를 포함한다. 개폐수단(3)은 유체가 통과될 수 있는 통로(3a)를 구비하고, 기계적 사이클을 이루며 작동되되, 상기 유출로(24)가 폐쇄된 상태에서 상기 유입로(14)가 개방되고 상기 유입로(14)가 폐쇄된 상태에서 상기 유출로(24)가 개방되도록, 상기 기계적 사이클은, 상기 통로(3a)의 위치 변화에 따라 상기 통로(3a)가 상기 유입로(14)와 소통되어 상기 유입로(14)를 개방하는 유입로 개방구간과 상기 통로(3a)가 상기 유출로(24)와 소통되어 상기 유출로(24)를 개방하는 유출로 개방구간을 위상차를 두고 포함한다. 제어부는 상기 개폐수단(3)의 개폐사이클 속도 및 상기 개폐수단(3)의 단위 개폐사이클 당 상기 저장조(1a, 1b)에 저장·방출되는 유체의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 상기 저장조(1a, 1b)로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어한다.

Description

기계적 동기식 유량 제어장치{MECHANICAL SYNCHRONIZED MASS FLOW CONTROLLER}
도1은 본 출원인의 선행 출원에서 제안된, 압축성 가스의 유량 제어에 사용되는 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도2는 본 출원인의 다른 선행 출원에서 제안된, 비압축성 유체의 유량 제어에 사용되는 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도3a 및 도3b는 본 출원인의 또 다른 선행 출원에서 제안된 기계적 동기식 유입개폐수단 및 유출개폐수단을 구비하는 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면으로서, 도3a는 압축성 유체에 사용되는 유량 제어장치를, 도3b는 비압축성 유체에 사용되는 유량 제어장치를 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도5a 및 도5b는 각각 도4의 유량 제어장치의 변형 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도7a 및 도7b는 도6의 유량 제어장치의 변형 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도9a는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클 위상에 따른 유입로 및 유출로의 개폐 상태를 보여주는 도면이다.
도9b는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클 위상에 따른 저장조 내의 압력 변화를 보여주는 도면이다.
도9c는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클의 위상에 따른 저장조 내의 압력 변화를 보여주는 도면으로서, 개폐수단의 속도 증가에 따른 영향을 보여준다.
도9d는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클의 위상에 따른 저장조 내의 압력 변화를 보여주는 도면으로서, 임계 속도보다 상당히 낮은 개폐수단의 개폐속도에 따른 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도9e는 도4의 유량 제어장치에서 개폐수단의 회전속도와 유량의 관계를 보여주는 도면으로서, 상류압력 P1과 하류압력 P2의 압력차의 크기에 따른 영향을 보여주는 도면이다.
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 비압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도11a는 도10의 유량 제어장치에서 개폐사이클의 위상에 따른 저장조의 체적 변화를 보여주는 도면이다.
도11b는 도10의 유량 제어장치에서, 개폐수단의 회전속도와 유량의 관계를 보여주는 도면으로서, (V1-V2)의 증가에 따른 영향을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1a, 1b: 저장조 3: 개폐수단
3a: 통로 3b: 회전축
14: 유입로 15: 완충조
16: 유입로개폐수단 24: 유출로
26: 유출로개폐수단
본 발명은 시간식 유량 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제어성 및 제어 정밀도가 우수한 기계적 동기식 시간식 유량 제어장치에 관한 것이다.
유량 제어장치는 전자 장비, 유체 장비 등 다양한 분야에 폭 넓게 사용되고 있다. 예컨대, 반도체 제조에 있어, 각 공정에 공급되는 유체는 정확한 유량의 값으로 제어되어야 할 것이 요구되며, 반도체의 집적도가 향상되어 내부 소자의 크기 가 현격히 축소됨에 따라 각 공정에 공급되는 유체 유량의 제어 정밀도는 더욱 중요시되고 있다.
그러나, 유량은 직접적으로 측정 제어하기 아주 곤란한 물리량이다. 또한, 미국특허 제6,044,701호, 제5,279,154호 및 제4,686,856호 그리고 일본 공개특허 소59-88622호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 현재 다양한 방식의 유량 측정 및 제어장치가 제안되어 사용되고 있으나, 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라 그 설치 및 유지비가 많이 소요되는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 유량 제어장치는 매우 전문화된 고가의 장비인 것이다.
따라서, 본 출원인은 종래의 방식과는 전혀 다른 새로운 개념에 착안하여 측정 및 제어가 용이하면서도 정밀한 시간식 유량 제어장치를 제안한 바 있고, PCT 공개특허 WO 2002/054020호, WO 2004/017150호, 및 WO 2004/036153호가 그것들이다.
이들은, 예컨대 수정진자(quartz crystal timing device) 등을 사용하여 어떠한 물리량보다도 매우 정밀하면서도 저가로 측정될 수 있는 영역이 된 시간에 기반을 두어 유량을 측정 및 제어하는 것으로서, 정밀한 기구적 구성을 사용하지 않고도 매우 정밀한 유량 제어를 가능하게 하였다.
상기 본 출원인의 시간식 유량 제어장치에 대하여 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도1은 본 출원인의 선행 출원인 PCT 공개특허 WO 2002/054020호에 개시된, 압축성 가스의 유량 제어에 사용되는 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도1의 유량 제어장치는 저장조(1a); 상기 저장조(1a)의 유입부를 개폐하는 유입개폐수단(13); 상기 저장조(1a)의 유출부를 개폐하는 유출개폐수단(23); 상기 저장조(1a)의 압력을 감지하기 위한 압력감지수단(5); 및 상기 유출개폐수단(23)이 폐쇄된 상태에서 가스가 상기 저장조(1a) 내로 유입되도록 상기 유입개폐수단(13)을 개방하고, 상기 유입개폐수단(13)이 폐쇄된 상태에서 가스가 상기 저장조(1a)로부터 유출되도록 상기 유출개폐수단(23)을 개방하되, 상기 유입개폐수단(13) 및 상기 유출개폐수단(23)의 단위 시간 당 개폐 횟수 및 상기 유입개폐수단(13) 및 상기 유출개폐수단(23)의 단위 개폐 당 상기 저장조(1a)에 저장·방출되는 가스의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 상기 저장조(1a)로부터 유출공급되는 가스의 유량을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
바람직하게는, 저장조(1a)의 유입부의 전단에 설치되어 공급 가스의 압력을 일정하게 조절하는 압력조절수단(11)과, 저장조(1a)의 유출부의 후단에 설치되어 저장조(1a)로부터 유출·공급되는 가스의 유량 섭동 현상을 최소화하는 완충조(15)를 포함할 수 있다.
압축성 가스의 흐름을 따라 살펴보면, 압력조절수단(11)에 의하여 일정한 압력으로 조절된 가스는 유입개폐수단(13)이 개방될 때, 저장조(1a) 내로 유입된다. 이때, 유출개폐수단(23)은 폐쇄상태에 있다. 그리고 나서, 저장조(1a) 내의 압력이 소정 압력까지 상승되면, 유입개폐수단(13)을 폐쇄하고, 유출개폐수단(23)을 개방한다. 저장조(1a)를 빠져 나온 가스는 저장조(1a)에 비하여 체적이 큰 완충조(15) 를 경유한 후 가스 사용장비로 공급된다.
도1의 유량 제어장치는 '버킷 & 스톱워치' 유량 제어방법이라 명명할 수 있는 매우 간단한 원리로부터 출발한다. 즉, 소정 질량/체적의 버킷을 채운 후 이를 버리는 과정을 단순히 반복하는 것으로부터, (채움/버림 동작 횟수 × 버킷 질량/체적) ÷ 총 소요시간의 간단한 계산만으로 유량을 알아낼 수 있고, 또한 각 항의 변수를 제어함으로써 유량을 제어할 수 있기 때문이다.
그러나, 도1의 유량 제어장치는 압축성 가스에는 매우 강력한 유량 제어수단으로 기능할 수 있으나, 비압축성 유체의 제어에는 적용하기가 어려운 한계성을 가진다. 즉, 도1의 유량 제어장치는 고정 체적 저장조(1a)를 기반으로 한다. 따라서, 저장조(1a)의 유입부의 입구조건이 변화되지 않는 이상, 1사이클 당 고정 체적 저장조(1a)에 저장·방출되는 비압축성 유체의 질량은 항상 일정하기 때문이다. 따라서, 본 출원인은 이러한 점에 착안하여 비압축성 유체의 유량 제어에 적용할 수 잇는 도2와 같은 유량 제어장치를 제안하였다.
도2는 본 출원인의 다른 선행 출원인 PCT 공개특허 WO 2004/017150호에 제안된, 비압축성 유체의 유량 제어에 사용되는 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도2의 유량 제어장치는, 도1의 고정 체적 저장조(1a) 대신에 순환사이클을 이루며 체적 변화를 하는 저장조(1b)를 사용하게 된다.
도3a 및 도3b는 본 출원인의 또 다른 선행 출원인 PCT 공개특허 WO 2004/017150호에 제안된, 기계적 동기식 유입개폐수단(13) 및 유출개폐수단(23)을 구비하는 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도3a 및 도3b의 유량 제어장치는, 저장조(1a, 1b), 상기 저장조(1a, 1b)의 유입부를 개방하는 유입개방구간 및 상기 저장조(1a, 1b)의 유입부를 폐쇄하는 유입폐쇄구간이 교번되는 개폐사이클을 이루면서 상기 저장조(1a, 1b)의 유입부를 개폐하는 유입개폐수단(13), 상기 저장조(1a, 1b)의 유출부를 폐쇄하는 유출폐쇄구간 및 상기 저장조(1a, 1b)의 유출부를 개방하는 유출개방구간이 교번되는 개폐사이클을 이루면서 상기 저장조(1a, 1b)의 유출부를 개폐하는 유출개폐수단(23), 및 상기 유입개폐수단(13) 및 상기 유출개폐수단(23)의 개폐사이클 속도 및 상기 유입개폐수단(13) 및 상기 유출개폐수단(23)의 단위 개폐사이클 당 상기 저장조(1a, 1b)에 저장·방출되는 유체의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 상기 저장조(1a, 1b)로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 유입개폐수단(13)의 개폐사이클과 상기 유출개폐수단(23)의 개폐사이클의 주기가 일치하도록 하는 양의 개폐구동력이 상기 유입개폐수단(13) 및 상기 유출개폐수단(23) 각각에 시간에 대하여 일정하게 제공되고, 상기 유출개폐수단(23)이 폐쇄된 상태에서 상기 유입개폐수단(13)이 개방되고 상기 유입개폐수단(13)이 폐쇄된 상태에서 상기 유출개폐수단(23)이 개방될 수 있도록, 상기 유입개폐수단(13)의 유입개방구간과 상기 유출개폐수단(23)의 유출개방구간은 위상을 달리 하여 수행된다.
그러나, 상기 도1 내지 도3b의 유량 제어장치는 제어성이 좋지 못한 문제점을 가진다. 도1 내지 도3b의 유량 제어장치에서, 유입개폐수단(13) 및 유출개폐수 단(23)이 동기화 되어야 함은 필수적이다. 만일, 유입개폐수단(13) 또는 유출개폐수단(23)의 개폐동작에 조그마한 오차라도 발생하게 되면, 즉, 조금 빨리 회전된다거나 조금 늦게 회전된다거나 하면, 그 결과로 유량 정밀도는 크게 저하된다. 또한, 유입개폐수단(13) 및 유출개폐수단(23)은 개폐동작을 계속적으로 반복하기 때문에, 발생된 오차는 축적되게 되고, 결국은 유입개폐수단(13) 및 유출개폐수단(23)이 동시에 개방 상태에 있게 되는 경우까지 발생할 수 있다. 즉, 유량 제어장치로서 전혀 기능 할 수 없게 되는 것이다.
또한, 상기 도1 내지 도3b의 유량 제어장치에서는, 유량 제어장치의 작동을 개시할 때, 각 개폐수단(13, 23)의 위상을 정밀하게 영점 조정할 필요가 있으므로, 제어가 더욱 용이하지 않다. 예컨대, 유입개폐수단(13) 및 유출개폐수단(23)이 동시에 개방 상태에 있음에도, 소기하는 위상차(예컨대, 90°)를 가지도록 영점 조정함이 없이 유량 제어장치의 작동을 개시하게 되면, 유량 제어장치는 유량 제어 기능을 전혀 수행할 수 없게 된다.
또한, 상기 도1 내지 도3b의 유량 제어장치는 두 개의 정밀 개폐수단(13, 23)을 구비하여야 하므로, 장비의 고가화를 초래하고 장비의 컴팩트화를 저해하는 요인이 되었다.
또한, 상기 도1 내지 도3b의 유량 제어장치에서는 두 개의 개폐수단(13, 23)에서 발생하는 진동 및 소음의 문제가 있었다. 특히, 반도체 장비의 일부로서 제공되는 유량 제어장치의 진동 문제는 초정밀도를 요하는 반도체 제품의 품질에 극히 악영향을 미칠 수 있어 소홀히 할 수 없는 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 본 출원인의 선출원 발명인 시간식 유량 제어장치의 이점을 그대로 계승하면서도, 우수한 제어성을 가지는 시간식 유량 제어장치를 제공하는데 있다.
또한, 제어 오류 발생을 최소화시킴으로써, 제품 신뢰도를 제고할 수 있는 시간식 유량 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 장비의 저가화 및 소형화에 이바지 할 수 있는 시간식 유량 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 진동 및 소음 발생 요인을 차단하여 정숙한 설비 환경을 이룰 수 있는 시간식 유량 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 저장조; 상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로 유체를 유입시키는 유입로; 상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로부터 유체를 유출시키는 유출로; 유체가 통과될 수 있는 통로를 구비하고, 기계적 사이클을 이루며 작동되되, 상기 유출로가 폐쇄된 상태에서 상기 유입로가 개방되고 상기 유입로가 폐쇄된 상태에서 상기 유출로가 개방되도록, 상기 기계적 사이클은, 상기 통로의 위치 변화에 따라 상기 통로가 상기 유입로와 소통되어 상기 유입로를 개방하는 유입로 개방구간과 상기 통로가 상기 유출로와 소통되어 상기 유출로를 개방하는 유출로 개방구간을 위상차를 두고 포함하는 개폐수단; 및 상기 개폐수단의 개폐사이클 속도 및 상기 개폐수단의 단위 개폐사이클 당 상기 저장조에 저장·방출되는 유체의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 상기 저장조로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 개폐수단으로는 회전 작동되는 회전식 개폐수단이 사용된다.
일 실시예에 따르면, 상기 유입로와 상기 유출로는 상호 교차되게 설치되고, 상기 개폐수단은 상기 유입로와 상기 유출로가 상호 교차되는 위치에 설치되는 볼밸브이고, 상기 볼밸브의 회전에 의하여 상호 교차하는 상기 유입로 또는 상기 유출로를 위상차를 두고 선택적으로 개방하게 된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 개폐수단은 상기 통로를 회전축 방향으로 관통되게 구비하는 회전체이고, 상기 유입로와 상기 유출로는, 상기 개폐수단의 회전 시 상기 통로가 회전하면서 그리는 원주 상에서, 위상차를 두고 상기 통로와 각각 만나도록 설치되어, 회전에 의하여 상기 개폐수단은 상기 유입로 또는 상기 유출로를 위상차를 두고 선택적으로 개방한다.
일 실시예에 따르면, 상기 유입로 및 상기 유출로는 복수개가 구비될 수 있다. 또한, 상기 개폐수단은 복수개의 통로를 구비할 수 있다. 또한, 유입로 및 유출로가 복수개가 구비되고, 동시에 개폐수단도 복수개의 통로를 구비할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 단일 축 상에 설치되어 일체로 회전되는 복수개의 개폐 수단이 구비되고, 각 개폐수단은 대응되는 유입로와 유출로를 위상차를 두고 선택적으로 개방하게 된다.
일 실시예에 따르면, 복수개의 유입로가 구비되는 경우, 각 유입로를 통하여 서로 다른 유체가 유입되도록 구성할 수도 있다.
또한, 본 발명은 저장조; 상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로 유체를 유입시키는 유입로; 상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로부터 유체를 유출시키는 유출로; 단일 축에 의하여 기계적 사이클을 이루며 회전 구동되되, 상기 유출로가 폐쇄된 상태에서 상기 유입로가 개방되고 상기 유입로가 폐쇄된 상태에서 상기 유출로가 개방되도록, 상기 기계적 사이클은 위상차를 두고 상기 유입로를 개방하는 유입로 개방구간과 상기 유출로를 개방하는 유출로 개방구간을 포함하는 개폐수단; 및 상기 개폐수단의 개폐사이클 속도 및 상기 개폐수단의 단위 개폐사이클 당 상기 저장조에 저장·방출되는 유체의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 상기 저장조로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 개폐수단은 상기 단일 축 상에 별개로 설치되고 일체로 회전되는 유입로개폐수단 및 유출로개폐수단을 포함하고, 상기 유입로개폐수단은 상기 유입로를 개방하고, 상기 유출로개폐수단은 상기 유입로 개방과 위상차를 두고 상기 유출로를 개방하게 된다.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 개폐수단에 제공되는 개폐구동력을 제어함으로써, 상기 저장조로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어한다.
바람직하게는, 상기 저장조 내의 압력을 감지하기 위한 압력감지수단을 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력감지수단에 의하여 감지된 상기 저장조 내의 압력에 기초하여 상기 개폐수단에 제공되는 개폐구동력의 크기를 결정한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 개폐수단의 개폐사이클 속도가 상기 저장조 내의 압력이 상기 유입로 전단의 상류압력까지 상승하고, 상기 저장조의 유출로 후단의 하류압력까지 떨어지는데 필요한 임계 개폐사이클 속도 이하가 되도록 하는 양의 개폐구동력이 상기 개폐수단에 제공되도록 제어하는 것이 바람직하다.
비압축성 유체의 유량 제어장치인 경우, 바람직하게는, 순환 사이클을 이루며 체적 변화를 하는 저장조를 사용한다.
여기서, 상기 저장조의 체적을 감지하기 위한 체적감지수단을 구비하고, 상기 제어부는 상기 체적감지수단에 의하여 감지된 상기 저장조 체적에 기초하여 상기 개폐수단에 제공되는 개폐구동력의 크기를 결정하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도4의 유량 제어장치는 저장조(1a), 유입로(14), 유출로(24), 개폐수단(3) 및 제어부를 포함하여 이루어진다. 도시하지는 않았으나, 도1과 같이 압력조절수단(11) 및 완충조(15)를 구성부로서 포함할 수 있음은 물론이다.
유입로(14)는 저장조(1a)와 연결되어 유체 공급원으로부터 저장조(1a)로 유체를 유입시키고, 유출로(24)는 저장조(1a)와 연결되어 저장조(1a)로부터 유체 사 용장비로 유체를 유출시킨다.
제어부는 개폐수단(3)의 개폐사이클 속도 및 개폐수단(3)의 단위 개폐사이클당 저장조(1a)에 저장·방출되는 유체의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 저장조(1a)로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어하게 된다.
도3a의 유량 제어장치에서 유입개폐수단(13) 및 유출개폐수단(23)이 동기화 되어야 하는 요건은, 도4와 같이 단일 개폐수단(3)이 유입로(14) 및 유출로(24) 모두를 개폐하도록 구성함으로써 간단히 만족될 수 있다.
개폐수단(3)은 유체가 통과될 수 있는 통로(3a)를 구비한다.
개폐수단(3)은 기계적 사이클을 이루며 작동되는데, 유출로(24)가 폐쇄된 상태에서 유입로(14)가 개방되고, 유입로(14)가 폐쇄된 상태에서 유출로(24)가 개방되도록, 상기 기계적 사이클은 위상차를 두고 유입로 개방구간과 유출로 개방구간을 포함한다. 유입로 개방구간에서는 도4에 도시한 바와 같이 통로(3a)가 유입로(14)와 소통되어 유입로(14)를 개방한다. 유출로 개방구간에서는 통로(3a)의 위치 변화(개폐수단(3)이 도4의 위치로부터 90° 회전된 상태)에 따라 통로(3a)가 유출로(24)와 소통되어 유출로(24)를 개방한다.
도4의 유량 제어장치는 단일 축(3a)에 의하여 회전 구동되므로, 자동적으로 유입로 개폐동작과 유출로 개폐동작을 동기화 시킬 수 있게 된다. 따라서, 제어가 매우 용이하고, 정밀한 구성 및 제어 노력 없이도 매우 우수한 제어 정밀도가 확보된다. 또한, 별도의 영점 조정이 필요 없어 제어가 더욱 용이하다.
또한, 단일 개폐수단(3)만으로 유량 제어장치를 구성하게 되므로, 생산비의 저감, 장비의 소형화를 달성할 수 있으며 진동 및 소음 요인을 줄일 수 있게 된다.
도4에서는 단일 축(3a)에 의하여 회전 구동되는 개폐수단(3)을 도시하고 있으나, 반드시 회전형에 한정되지 아니하고 병진형 개폐수단 등 다양한 변형이 가능하다. 그러나, 제어성 면에서 병진형 개폐수단에 비하여 회전형 개폐수단이 바람직하다.
도4의 실시예에서는, 유입로(14)와 유출로(24)가 상호 교차되게 설치되고, 개폐수단(3)으로 볼밸브가 사용되는데 유입로(14)와 유출로(24)가 상호 교차되는 위치에 설치된다. 볼밸브는 회전축(3b)에 의하여 회전 구동되어, 통로(3a)가 유입로(14)와 소통되면 유입로(14)를 개방하고, 통로(3a)가 유출로(24)와 소통되면 유출로(24)를 개방한다. 그리고, 이 동작을 매 180°마다 1 사이클로 하여 계속적으로 반복하게 된다. 즉, 볼밸브가 90°의 위상차를 두고 유입로(14) 또는 유출로(24)를 선택적으로 개방하게 된다.
미설명 도면부호 3c는 개폐수단(3)의 하우징을 나타낸다. 회전축(3b)을 구동시키는 예컨대 모터와 같은 구동수단은 도시하지 않았다.
도5a 및 도5b는 각각 도4의 유량 제어장치의 변형 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 도5a에서는 각각 복수개가 구비되는 유입로(14) 및 유출로(24)가 단일 볼밸브와 만나도록 구성되는 실시예를 도시하고 있다.
또한, 도5b는 단일 축상에 설치되어 일체로 회전되는 복수개의 볼밸브를 구비하고, 각 볼밸브는 대응되는 유입로(14)와 유출로(24)와 각각 만나도록 구성되는 실시예를 도시하고 있다. 즉, 도4의 유입로(14), 유출로(24) 및 볼밸브의 어셈블리가 상하로 두 세트 구비된 실시예를 도시하고 있다. 각 볼밸브는 대응되는 유입로(14)와 유출로(24)를 위상차를 두고 선택적으로 개방하게 된다.
도5b에서는 볼밸브의 수만큼의 복수개의 저장조(1a)가 병렬로 설치되어 사용될 수 있다. 이 경우 각 저장조(1a)의 개폐수단(3)을 저장조(1a)마다 위상차를 두어 회전 구동시킴으로써, 유체 사용장비로 공급되는 유량의 섭동 현상을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 도5a 및 도5b의 유량 제어장치는 하나의 저장조를 구비하고, 각 유입로(14)를 통하여 서로 다른 유체가 유입되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 유량 제어장치는 서로 다른 유체를 혼합하여 일정한 유량으로 유체 사용장비에 공급하는 장치로서 사용될 수 있다.
상기와 같은 도5a 및 도5b의 실시예를 통하여 보다 다양한 크기의 유량 제어가 가능하게 된다.
도4 내지 도5b에서는 개폐수단(3)으로 볼밸브가 사용되는 실시예를 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 아니하고, 도6 내지 도7b에 도시한 바와 같은 형태의 개폐수단도 가능하다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도6과 같은 형태의 개폐수단(3)에서, 통로(3a)는 전형적으로는 회전축(3b)과 평행하게 관통 형성되는 것이나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 또한, 도6에서는 유입로(14)와 유출로(24)가 회전축(3b)과 평행한 실시예를 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
또한, 개폐수단(3)의 구체적인 형상으로, 도6 내지 도7b에서는 원판 형상을 하고 있으나 반드시 이에 한정되지도 않는다.
유입로(14)와 유출로(24)는, 상기 통로(3a)의 회전 원주 상에서 위상차를 두고 상기 통로(3a)와 만나도록 설치된다.
개폐수단(3)이 회전되면, 개폐수단(3)의 통로(3a)는 위상차를 두고 유입로(14) 또는 유출로(24)와 만나게 되고, 따라서, 개폐수단(3)은 유입로(14) 또는 유출로(24)를 위상차를 두고 선택적으로 개방할 수 있게 된다.
구체적으로는, 도6에서와 같이 통로(3a)가 유입로(14)와 소통되면 유입로(14)가 개방되고, 개폐수단(3)이 180° 회전하여 통로(3a)가 유출로(24)와 소통되면 유출로(24)가 개방되게 된다. 따라서, 개폐수단(3)의 360° 회전 당 1회의 개폐사이클이 이루어진다.
도7a 및 도7b는 도6의 유량 제어장치의 변형 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도7a는 도5a에서와 같이, 단일 개폐수단(3) 및 복수개의 유입로(14) 및 유출로(24)가 구비되는 실시예를 보여준다.
도7b는 개폐수단(3)이 복수개의 통로(3a)를 구비하는 실시예를 보여준다. 개폐수단(3)이 360° 회전될 때마다. 유입로(14) 및 유출로(24)는 각각 2회의 개방 구간을 가지게 된다.
도7a 및 도7b를 조합한 변형 실시예도 가능하다. 예컨대, 복수개의 유입로(14) 및 유출로(24)와 함께 개폐수단(3)이 복수개의 통로(3a)를 구비하도록 구성할 수 있을 것이다.
도7a 및 도7b 역시 다양한 크기의 유량 제어를 가능하게 한다.
도4 내지 도7b의 유량 제어장치는 개폐수단(3)이 적어도 하나의 유입로(14)와 적어도 하나의 유출로(24)가 만나도록 구성되어 있다. 이는 단일 개폐수단(3)만으로 유량 제어장치를 구성할 수 있음을 의미한다. 도5b와 같이 복수개의 개폐수단(3)이 사용되는 경우라도, 이는 완전한 기능을 수행할 수 있는 단일 개폐수단(3)을 확장한 것에 불과하다.
그러나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비록 장비의 저가화 및 소형화 면에서 다소 바람직하지 않을 수 있으나, 도8과 같은 유량 제어장치의 구성도 가능하다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
개폐수단(3)은 도3a에서와 유사하게, 유입로개폐수단(16) 및 유출로개폐수단(23)을 별개로 구비한다. 그러나, 도3a와는 달리 유입로개폐수단(16) 및 유출로개폐수단(26)은 단일 축 상에 설치되어 일체로 회전된다. 따라서, 유입로개폐수단(16) 및 유출로개폐수단(26)을 동기화 하려는 별도의 노력이 필요 없게 된다. 따라서, 제어성 및 제어 정밀도가 향상된다.
지금까지 살펴본 도4 내지 도8의 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어장치는, 개폐수단(3)에 제공되는 개폐구동력, 예컨대 회전축의 회전 속도를 제어함으로써, 상기 저장조(1a)로부터 유출공급되는 유체의 질량을 제어할 수 있다.
도9a는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클 위상에 따른 유입로(14) 및 유출로(24)의 개폐 상태를 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 유입로(14)는 처음 짧은 시간 동안 개방된 후 폐쇄되고, 그리고 나서 유출로(24)가 짧은 시간 동안 개방된 후 폐쇄되는 과정을 거친다.
유출로(24)가 폐쇄된 상태에서 유입로(14)가 개방되고 유입로(14)가 폐쇄된 상태에서 유출로(24)가 개방될 수 있도록, 개폐사이클 위상에 대하여 유입로 개방구간과 유출로 개방구간은 서로 이격되게 형성된다.
볼밸브는 180°회전 시마다 θ의 개방구간을 가진다. 여기서, θ는 개폐수단(3)의 개방구간의 폭을 나타낸다. 개방비 δ는 θ/180이 되며, 0＜δ＜1의 값을 가진다.
여기서, 유입로(14)는 위상 φ가 0°일 때 개방되어, φ가 θ°가 되면 폐쇄되고, 유출로(24)는 초기에 폐쇄 상태에 있다가 φ가 90°가 되면 개방되고, φ가 90°+θ°가 되면 폐쇄된다. 즉, 유입로(14) 및 유출로(24)의 개방구간의 폭은 θ°이고, 유입로 개방구간의 시작점과 상기 유출로 개방구간의 시작점은 90°의 위상차를 가진다.
이 경우, φ가 180°가 되면 다시 1 사이클이 시작될 것이므로, 개폐수단(3)의 1회전 당 2회의 개폐사이클을 가질 것이다.
도9b는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클 위상에 따른 저장조(1a) 내의 압력 변화를 보여주는 도면이다.
저장조(1a) 내의 압력은 유입로(14)가 개방됨에 따라 처음에 급격하게 증가될 것이다. 그리고 나서 유입로(14)가 폐쇄되면, 압력은 유출로(24)가 개방될 때까지 일정한 값으로 유지될 것이다. 유출로(24)가 개방되면, 저장조(1a) 내의 압력은 떨어지게 된다.
유입로(14)의 상류압력을 P1, 유출로(24)의 하류 압력을 P2로 가정하면, 저장조(1a) 내의 최대 압력은 P1이 되며, 최소 압력은 P2가 된다. 저장조(1a) 내의 압력이 최대 압력 P1 및 최소 압력 P2에 도달될 수 있는지의 여부는 개폐수단(3)의 개방구간 시간격과 기하학적 구성에 의존된다.
저장조(1a)가 P1과 P2 의 압력에 도달되기 위해서는 개폐수단(3)을 충분히 느린 속도로 작동시킬 필요가 있다. 개폐수단(3)이 그보다 빠른 속도(단위 시간 당 수행되는 사이클의 횟수의 증가)로 회전될 때에는, 저장조(1a) 내의 압력이 P1 및 P2에 도달되지 못할 위험성을 가지게 된다.
도9c는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클의 위상에 따른 저장조(1a) 내의 압력 변화를 보여주는 도면으로서, 개폐수단(3)의 속도 증가에 따른 영향을 보여준다.
도시한 바와 같이, 개폐수단(3)의 속도 증가에 따라서는 저장조(1a) 내의 압력이 P1 및 P2에 도달되지 못함을 보여준다. 즉, 개폐수단(3)이 임계 속도보다 큰 속도로 회전되는 경우, 저장조(1a) 내의 압력은 P1 및 P2에 도달되지 못하게 된다.
개폐수단(3)이 임계 속도보다 작은 회전속도로 작동된다면, 단위 개폐사이클 당 저장조(1a) 내에 저장·방출되는 유체의 양은 회전속도에 관계없이 기지의 일정한 값으로 남게 될 것이다.
임계 회전속도보다 작은 회전속도는, 제어부가 저장조(1a) 내의 압력에 기초하여, 그 압력 범위에 대응되는 임계 회전속도 이상으로 개폐수단(3)이 회전되지 않도록 구동수단으로부터 제공되는 개폐구동력의 크기를 제한함으로써 달성될 수 있다.
도9d는 도4의 유량 제어장치에서 개폐사이클의 위상에 따른 압력 변화를 보여주는 도면으로서, 임계 속도보다 상당히 낮은 개폐수단(3)의 개폐속도에 따른 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 회전속도가 임계 회전속도보다 상당히 낮은 경우에는, 저장조(1a) 내의 압력이 사이클의 가압부에서 P1에 도달하고 사이클의 감압부에서 P2에 도달하기에 충분하고도 남음이 있음을 알 수 있다.
도9e는 도4의 유량 제어장치에서 개폐수단(3)의 회전속도와 유량의 관계를 보여주는 도면으로서, 상류압력 P1과 하류압력 P2의 압력차의 크기에 따른 영향을 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 개폐수단(3)이 임계 속도에 이르기까지, 질량 유량과 회전속도는 상호 선형 관계를 가질 것이다.
이는, 유량 값이 개폐수단(3)의 회전속도와 저장조(1a) 내의 압력에 영향을 받음을 나타내고, 따라서, 소정의 압력 범위에서 작동하는 시스템에서 원하는 유량 값은, 제어부의 제어에 따라 그 압력 범위에 대응되는 크기의 개폐구동력을 개폐수단(3)에 제공함으로써 달성될 수 있다.
예컨대, 개폐수단(3)이 임계 속도 이하로 회전 작동되는 것으로 가정할 때, 유량 및 P2가 고정 값으로 주어지는 시스템에서, P1이 큰 경우에는 작은 개폐구동력만으로 그 유량 값을 얻을 수 있으나, P1이 작은 경우에는 큰 개폐구동력을 주어 개폐수단(3)의 회전속도를 증가시켜야 하는 것이다.
유량 제어장치를 통과하는 질량 유량은 단순한 열역학적 관계들로부터 컴퓨터를 이용하여 연산되어 진다. 각 사이클에 대한 질량 유량은 다음과 같다.
완전 가스인 경우 질량 유량 = 2 * R * T * V * (P1 -1 - P2 -1)
여기서, R은 일반 기체 상수, T는 절대 온도
폴리트로프 과정의 질량 유량 = 2 * 상수 * V * (P1 -υ- P2 -υ)
여기서, υ는 폴리트로프 확장 계수(Polytropic expansion coefficient)
위 식에서 계수 2는 개폐수단(3)이 완전한 360°회전에 두 차례 작동됨을 반영한 것이다.
임계 속도와 임계 속도 자체가 (P1 - P2)의 함수인지를 결정하기 위하여 실 험이 필요하다.
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 비압축성 유체에 적용되는 기계적 동기식 시간식 유량 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
비압축성 유체의 유량 제어장치의 경우, 순환 사이클을 이루며 체적 변화를 하는 저장조(1b)가 사용되는데, 예컨대, 도시한 바와 같은 벨로우즈 타입 저장조, 그밖에 탄성막 타입 저장조, 피스톤-실린더 타입 저장조 등이 사용될 수 있다.
도시한 바와 같이, 통로(3a)가 유입로(14)와 소통되어 유입로(14)가 개방되었을 때, 저장조(1b) 체적은 고압 공급원 P1에 연결된다. 유체는 체적을 증가시키면서 저장조(1b) 내로 유입되기 시작한다. 이는 유입로(14)가 폐쇄될 때까지 계속된다. 유입로(14)가 폐쇄되는 시점에서, 전(全)체적은 V1이 된다.
그리고 나서, 개폐수단(3)이 90° 회전되어, 통로(3a)가 유출로(24)와 소통되어 유출로(24)가 개방될 때, 저장조(1b)는 저압 P2에 연결되어, 유체는 저장조(1b)로부터 유출되기 시작한다. 이는 유출로(24)가 폐쇄될 때까지 계속된다. 유출로(24)가 폐쇄되는 시점에서 전체적은 V2가 된다.
도시하지는 않았으나, 바람직하게는 벨로우즈의 수축 복귀를 보조하기 위하여, 벨로우즈 하단에 스프링을 설치할 수 있다.
도11a는 도10의 유량 제어장치에서 개폐사이클의 위상에 따른 저장조(1b)의 체적 변화를 보여주는 도면이다.
저장조(1b)의 체적이 유입로(14)가 폐쇄될 때까지는 최대 체적에 도달하고 유출로(24)가 폐쇄될 때 또는 그 이전에 최소 체적에 도달할 수 있도록, 개폐수단(3) 및 벨로우즈가 충분한 빠른 응답을 가지는 완전한 시스템으로 가정할 때, 시스템의 체적-시간 특성은 도11a와 같이 나타난다.
이는 도9b에 도시한 바와 같은 압축성 가스의 유량 제어장치의 압력-시간 특성과 유사한 형태를 보인다.
시스템이 선형 영역에서 작동되기 위해 저장조(1b) 내의 압력이 최대 압력 P1 및 최소 압력 P2에 도달할 필요는 없다는 것에 주목하여야 한다. 그러나, 저장조(1b)가 최대 체적 V1과 최소 체적 V2에는 반드시 도달할 필요가 있다. 볼밸브의 회전속도가 임계 속도보다 작은 경우 저장조(1b)의 체적이 V1 및 V2에 도달되는 것으로 가정할 때, 체적 유량은 1 회전당 2 * (V1-V2)로 나타난다. 또한, 질량 유량은 체적 유량의 값에 유체의 밀도를 곱하여 줌으로써 구할 수 있다.
도11b는 도10의 유량 제어장치에서, 개폐수단(3)의 회전속도와 질량 유량의 관계를 보여주는 도면으로서, (V1-V2)의 증가에 따른 영향을 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 회전속도에 변화를 줌으로써, 질량 유량은 선형적으로 변화될 수 있다. 또한, 버킷 사이즈, 즉 (V1-V2)를 변경함으로써, 작동 영역을 확장시킬 수 있다. 즉, 큰 질량 유량을 위해서는 큰 (V1-V2)값이 필요하고, 반면 정밀한 유량 제어를 위해서는 비교적 작은 (V1-V2)의 저장조(1b)가 필요할 것이다.
이는, 유량 값은 개폐수단(3)의 회전속도와 저장조(1b)의 체적에 영향을 받 음을 나타내고, 따라서, 소정의 체적 범위에서 작동하는 시스템에서 원하는 유량 값은, 제어부의 제어에 따라 그 체적 범위에 대응되는 크기의 개폐구동력을 개폐수단(3)에 제공함으로써 달성될 수 있다.
예컨대, 개폐수단(3)이 임계 속도 이하로 회전 작동되는 것으로 가정할 때, 유량 및 V2가 고정 값으로 주어지는 시스템에서, V1이 큰 경우에는 작은 개폐구동력만으로 그 유량 값을 얻을 수 있으나, V1이 작은 경우에는 큰 개폐구동력을 주어 개폐수단(3)의 회전속도를 증가시켜야 하는 것이다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명은 본 출원인의 선출원 발명인 시간식 유량 제어장치의 이점을 그대로 계승하면서도, 우수한 제어성을 가지는 시간식 유량 제어장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어 오류 발생을 최소화시킴으로써, 유량 제어장치에 대한 신뢰도를 제고할 수 있게 된다.
또한, 유량 제어장치의 저가화 및 소형화를 달성할 수 있고, 진동 및 소음 발생 요인을 최소화할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 저장조;
    상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로 유체를 유입시키는 유입로;
    상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로부터 유체를 유출시키는 유출로;
    유체가 통과될 수 있는 통로를 구비하고, 기계적 사이클을 이루며 작동되되, 상기 유출로가 폐쇄된 상태에서 상기 유입로가 개방되고 상기 유입로가 폐쇄된 상태에서 상기 유출로가 개방되도록, 상기 기계적 사이클은, 상기 통로의 위치 변화에 따라 상기 통로가 상기 유입로와 소통되어 상기 유입로를 개방하는 유입로 개방구간과 상기 통로가 상기 유출로와 소통되어 상기 유출로를 개방하는 유출로 개방구간을 위상차를 두고 포함하는 개폐수단; 및
    상기 개폐수단의 개폐사이클 속도 및 상기 개폐수단의 단위 개폐사이클 당 상기 저장조에 저장·방출되는 유체의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 상기 저장조로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개폐수단은 회전 작동되는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유입로와 상기 유출로는 상호 교차되게 설치되고,
    상기 개폐수단은 상기 유입로와 상기 유출로가 상호 교차되는 위치에 설치되는 볼밸브이고, 상기 볼밸브의 회전에 의하여 상호 교차하는 상기 유입로 또는 상기 유출로를 위상차를 두고 선택적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 개폐수단은 상기 통로를 회전축 방향으로 관통되게 구비하는 회전체이고,
    상기 유입로와 상기 유출로는, 상기 개폐수단의 회전 시 상기 통로가 회전하면서 그리는 원주 상에서, 위상차를 두고 상기 통로와 각각 만나도록 설치되어,
    회전에 의하여 상기 개폐수단은 상기 유입로 또는 상기 유출로를 위상차를 두고 선택적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유입로 및 상기 유출로는 복수개가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개폐수단은 회전 작동되고, 복수개의 통로를 구비하여,
    상기 개폐수단의 1 회전당 상기 통로의 개수만큼 유입로 및 유출로를 각각 개방하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    단일 축 상에 설치되어 일체로 회전되는 복수개의 개폐수단이 구비되고,
    상기 유입로 및 상기 유출로는 상기 복수개의 개폐수단과 대응되게 복수개가 각각 구비되고,
    각 개폐수단은 대응되는 유입로와 유출로를 위상차를 두고 선택적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  8. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    복수개의 유입로를 통하여 서로 다른 유체가 유입되는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  9. 저장조;
    상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로 유체를 유입시키는 유입로;
    상기 저장조와 연결되어 상기 저장조로부터 유체를 유출시키는 유출로;
    단일 축에 의하여 기계적 사이클을 이루며 회전 구동되되, 상기 유출로가 폐쇄된 상태에서 상기 유입로가 개방되고 상기 유입로가 폐쇄된 상태에서 상기 유출로가 개방되도록, 상기 기계적 사이클은 위상차를 두고 상기 유입로를 개방하는 유입로 개방구간과 상기 유출로를 개방하는 유출로 개방구간을 포함하는 개폐수단; 및
    상기 개폐수단의 개폐사이클 속도 및 상기 개폐수단의 단위 개폐사이클 당 상기 저장조에 저장·방출되는 유체의 질량 중 어느 하나 이상을 제어함으로써, 상기 저장조로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 개폐수단은 상기 단일 축 상에 별개로 설치되고 일체로 회전되는 유입로개폐수단 및 유출로개폐수단을 포함하고,
    상기 유입로개폐수단은 상기 유입로를 개방하고,
    상기 유출로개폐수단은 상기 유입로 개방과 위상차를 두고 상기 유출로를 개방하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  11. 제1항 내지 제7항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 개폐수단에 제공되는 개폐구동력을 제어함으로써, 상기 저장조로부터 유출공급되는 유체의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 저장조 내의 압력을 감지하기 위한 압력감지수단을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 압력감지수단에 의하여 감지된 상기 저장조 내의 압력에 기초하여 상기 개폐수단에 제공되는 개폐구동력의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 개폐수단의 개폐사이클 속도가 상기 저장조 내의 압력이 상기 유입로 전단의 상류압력까지 상승하고, 상기 저장조의 유출로 후단의 하류압력까지 떨어지는데 필요한 임계 개폐사이클 속도 이하가 되도록 하는 양의 개폐구동력이 상기 개폐수단에 제공되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 유체는 비압축성 유체이고,
    상기 저장조는 순환 사이클을 이루며 체적 변화를 하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 저장조의 체적을 감지하기 위한 체적감지수단을 구비하고,
    상기 제어부는 상기 체적감지수단에 의하여 감지된 상기 저장조 체적에 기초하여 상기 개폐수단에 제공되는 개폐구동력의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 기계적 동기식 유량 제어장치.
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